Нормативная база применения индикаторов короткого замыкания для воздушных ЛЭП
Воздушные ЛЭП весьма уязвимы для всевозможных воздействий. Но наиболее распространенным видом аварий на них являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ). Так называют вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или предмет, электрически связанный с землей. По статистике, на ОЗЗ приходится до 90% всех электрических повреждений ЛЭП.
Для предотвращения ОЗЗ на ЛЭП применяется ряд мер, например, обрезка деревьев вблизи линии, установка средств защиты от попадания птиц на изоляторы, а также некоторые другие. Тем не менее, при реальных условиях эксплуатации полностью избежать ОЗЗ практически невозможно. Поэтому большое внимание уделяется минимизации ущерба от данного явления, для чего применяется аппаратура определения места повреждения (ОМП).
Особенности ОМП для различных типов нейтралей
На воздушных ЛЭП применяются глухозаземленные, эффективно заземленные, а также изолированные нейтрали.
В случае, когда нейтраль является глухозаземленной или эффективно заземленной, ОЗЗ представляет собой короткое замыкание. Поэтому поврежденный участок ЛЭП как можно быстрее обесточивается защитной автоматикой. Современным подходом является измерение и фиксация параметров линии, которые были непосредственно перед ее обесточиванием (параметры аварийного режима). В зависимости от методики, измерение осуществляется с одной стороны или синхронно с двух сторон. По результатам зафиксированных параметров производятся расчеты, позволяющие с высокой точностью определить место возникновения замыкания.
Применительно к изолированным нейтралям возникновение ОЗЗ не приводит к короткому замыканию. Ток однофазного замыкания проходит на землю через емкости оставшихся двух фаз. Согласно ПУЭ-7, п. 1.2.16, этот ток, если он превышает установленные для каждого типа конструкции воздушной ЛЭП пределы, должен быть скомпенсирован. В большинстве случаев работоспособность ЛЭП с изолированной нейтралью после возникновения ОЗЗ сохраняется. Поэтому, как правило, не осуществляется мгновенное обесточивание поврежденного участка, хотя оборудование подстанции начинает работать в аварийном режиме, характеризующимся более быстрым износом техники. Аппаратура ОМП, позволяющая обнаружить место замыкания без обхода линии, называется дистанционной.
Принцип ОМП для изолированной нейтрали совсем другой — место повреждения, как правило, ищут, когда линия находится под напряжением. Для ОМП при наличии изолированной нейтрали применяют индикаторы короткого замыкания (ИКЗ) подвешиваемые на ЛЭП с определенным шагом. Эти индикаторы визуально показывают место, где произошло замыкание. Раньше аварийная ситуация отображалась специальным механическим флажком, сейчас же применяются мерцающие светодиоды, хорошо видные снизу. Причем, современные (ИКЗ) умеют отличать замыкание на землю от устойчивого и неустойчивого межфазного замыкания. Соответственно, для каждого из трех видов замыкания предусмотрен свой цвет свечения. Индикаторы, подвешиваемые на провода ЛЭП, могут также передавать информацию о замыкании беспроводным способом. Данные передаются либо сразу в диспетчерскую, либо на приемники проходящего (или проезжающего) рядом с линией обслуживающего персонала. ИКЗ, которые для определения места замыкания требуют обход линии, называются топографическими.
Известен также метод определения места повреждения ЛЭП с изолированной нейтралью без применения подвешиваемых индикаторов, для чего используют приемники электромагнитного излучения, оснащенные направленными антеннами. Эти приемники обычно настроены на частоту 550 Гц, которая является 11-й гармоникой частоты промышленного тока. Специалист с приемником должен пройти или проехать вдоль ЛЭП, место повреждения определяется по изменению показателей прибора. Некоторые современные приборы отображают на дисплее стрелку, указывающую на место, где произошло замыкание.
Взаимосвязь между рабочим напряжением и типом нейтрали
Воздушные ЛЭП с рабочим напряжением, не превышающим 1 кВ, используются для снабжения конечных потребителей в пределах деревни, дачного поселка или одного района города. Эти линии, как правило, имеют глухозаземленные нейтрали. ОМП в них может осуществляться посредством визуального осмотра проводов, необходимости в специальном оборудовании нет.
Распределительные сети на основе воздушных ЛЭП, как правило, имеют рабочее напряжение в пределах 6 — 35 кВ (иногда встречаются линии на 110 и 150 кВ). В них используется изолированная нейтраль. Отсутствие необходимости мгновенно обесточить поврежденный участок, а также относительно небольшая протяженность каждой из таких линий (например, ЛЭП на 10 кВ не строят длиной более 20 км) упрощают задачу ОМП.
Современные магистральные ЛЭП обычно имеют рабочее напряжение 110 кВ и выше. Согласно требованиям ПУЭ-7, п. 1.2.16, линии на такие напряжения должны иметь глухозаземленную или эффективно заземленную нейтраль. Причем, начиная с 220 кВ допускается только глухозаземленная нейтраль. Длина магистральных воздушных ЛЭП составляет порядка сотен-тысяч км, что усложняет задачу поиска места, где произошло короткое замыкание, а ведь все время, пока идет поиск, поврежденный участок обесточен.
Соответственно, параметры ОМП для магистральных сетей должны более жестко и детально нормироваться по сравнению с распределительными сетями, чтобы время отключения потребителей не превышало заданного значения.
Использование ИКЗ на распределительных сетях
Нормативной базой для использования аппаратуры ОМП на распределительных сетях является стандарт организации ПАО «Россети» СТО 34.01-21.1-001-2017 «Распределительные электрические сети напряжением 0,4 — 110 кВ. Требования к технологическому проектированию». Обратим внимание, что данный документ относится только к сетям, принадлежащим ПАО «Россети».
Применение ИКЗ регламентируется п. 9.9.3 данного документа. На линиях напряжением 35; 110 и 150 кВ использование средств ОМП предписывается как необходимая мера. При напряжении 110 (150) кВ и длине линии от 20 км должна быть предусмотрена установка микропроцессорных средств ОМП на один или оба конца трассы. Причем в СТО напрямую не указано, что данные средства относятся к дистанционному типу, тем не менее, из контекста можно предположить, что речь идет именно об указанном типе. Стандарт допускает установку микропроцессорных средств и на ЛЭП 110 (150) кВ с длиной менее 20 км, если речь идет об указанных напряжениях, а также для линий 35 кВ в том случае, если это требуется согласно «характера трассы, значимости воздушной линии и других местных условий».
На ЛЭП с напряжением 6 — 20 кВ СТО 34.01-21.1-001-2017 предписывает устанавливать топографические средства ОМП, причем минимальная длина ЛЭП для данного диапазона напряжений не указана. В том случае, если речь идет о протяженной ЛЭП (длина не указана) 6 — 20 кВ с простой схемой, без множественных ответвлений, то, при наличии специального обоснования допускается применение ИКЗ с дистанционной передачей данных.
Анализ СТО 34.01-21.1-001-2017, п. 9.9.3 показывает некоторую нелогичность построения данного пункта. Во-первых, из него фактически получается, что средства ОМП делятся на микропроцессорные, топографические и дистанционные. При том, что современные топографические средства ОМП, как правило, также построены на микропроцессорах. Подразумеваются ли однозначно под микропроцессорными ИКЗ дистанционные — можно только догадываться.
Во-вторых, на ЛЭП 110 (150) кВ предписаны микропроцессорные ОМП, на ЛЭП 6 — 20 кВ — топографические ОМП. А вот на сетях 35 кВ применение ОМП (рекомендуются микропроцессорные) не просто отдано на откуп проектировщикам, а еще и требует специального обоснования. Хотя понятно, что к линиям 35 кВ должны предъявляться более серьезные требования, чем к линиям 20 кВ. Здесь, опять-таки, можно только предполагать, что составители стандарта ориентировались на объективно существующую реальность — распределительные сети 35 кВ в нашей стране до сих пор встречаются крайне редко и в основном они являются кабельными.
Магистральные ЛЭП
Для применения устройств ОМП на магистральных ЛЭП существуют отдельные нормативные документы, целиком посвященные данному вопросу. В первую очередь, это стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» (ныне является дочерней структурой ПАО «Россети») СТО 56947007-29.240.55.159 — 2013 «Типовая инструкция организации работ для определения мест повреждения воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше». Данный документ рекомендован для исполнения всеми другими собственниками (сторонами) энергообъектов, в том числе, ГК «Росатом», ПАО «РусГидро», ОАО «РЖД».
Устройства ИКЗ должны применяться для воздушных ЛЭП длиной от 20 км. В ряде случаев допускается их использование и при длине линии менее 20 км, что должно быть обосновано существующими условиями. Аппаратура ОМП должна устанавливаться на электростанциях, подстанциях, а также у потребителей электроэнергии, если к ним подключена напрямую линия напряжением 110 кВ и выше. Основной способ расчета места повреждения, согласно п. 4.4.1: «программное обеспечение для ОМП по данным аварийных осциллограмм, двухсторонний расчет с помощью специализированных модулей ОМП программных комплексов WinBres, АРМ-СРЗА». В п. 4.4.2 дан список вспомогательных методов расчета, допустимых для использования. Конкретные модели технических средств в СТО 56947007-29.240.55.159 — 2013 не указаны. Тем не менее, параметры этих средств должны быть такими, чтобы была достигнута точность указания зоны осмотра повреждения, приведенные в п. 4.6 данного СТО. Также необходимо уложиться в нормативы по времени - не более, чем через 30 мин после возникновения аварийной ситуации выдать предварительные данные о месте возникновения замыкания и не более чем через 60 мин после аварии представить окончательные точные данные о месте, где она произошла.
В СТО 56947007-29.240.55.159 — 2013 имеется ссылка на нормативный документ, принятый еще в советское время, но действующий до сих пор: РД 34.35.517-89 «Методические указания по определению мест повреждения воздушных линий напряжением 110 кВ и выше с помощью фиксирующих приборов». Данный документ содержит формулы, которые можно использовать для вспомогательных расчетов. Методики сохраняют свою актуальность и в наше время. Что же касается указаний на уже устаревшие сейчас модели приборов, выпускавшиеся на момент принятия данных РД, то эту информацию при ознакомлении можно опустить. В любом случае, если вы занимаетесь вопросами определения места замыкания на воздушной ЛЭП, стоит внимательно изучить РД 34.35.517-89, чтобы понимать, на чем основана работа соответствующих программных комплексов.
Выводы
Нормативная база по аппаратуре определения места повреждения для магистральных воздушных ЛЭП хорошо проработана и практически не содержит неоднозначных моментов. Но надо понимать, что такого рода линии проектируются и строятся как «штучные» объекты. К работам над ними практически всегда привлекаются специалисты высокой категории.
Для разработки проекта установки такой аппаратуры на распределительных сетях, сколь бы простым он ни казался, лучше обратиться к опытным специалистам, поскольку данные вопросы описаны довольно кратко в разделе более общего руководства. И тем более потребуются специалисты, если речь идет о ведомственных распределительных сетях, т. к. для них такого рода норм вообще не существует, а у каждой организации имеются свои особенности.
Если нужна помощь в подборе оборудования или вы хотите взять ИКЗ на тест, заполните форму:
